Солнечный пруд — любой крупный искусственный водоем с соленой водой, который собирает и накапливает солнечную энергию, обеспечивая тем самым устойчивый источник тепла и энергии. Хотя исследования практического применения солнечных прудов начались только в конце 1940-х годов, природное озеро, особенно хорошо подходящее для использования в качестве солнечного пруда, было обнаружено в регионе Трансильвания в Восточной Европе в начале 1900-х годов. С тех пор интерес к созданию солнечных прудов распространился по всему миру. Сегодня известные солнечные пруды можно найти в Израиле, Индии и США (в Эль-Пасо, штат Техас). Однако многие проекты солнечных прудов были заброшены из-за высокой стоимости производства и обслуживания солнечных прудов по сравнению с газом и ископаемым топливом. Тем не менее, интерес к солнечным прудам как источнику устойчивой энергии сохраняется во всем мире.
В пресноводных прудах солнце нагревает воду, и горячая вода поднимается вверх. Вода охлаждается за счет испарения, поскольку тепло уходит в атмосферу, поддерживая температуру воды в пруду на уровне атмосферного. Технология солнечных прудов, с другой стороны, пытается предотвратить потерю тепла из воды за счет использования соли, концентрация которой увеличивается с глубиной.
Солнечные пруды бывают двух типов: неконвективные и конвективные. Более распространенный неконвективный солнечный пруд снижает потери тепла, предотвращая конвекцию (перенос тепла из одного места в другое при движении жидкостей) с помощью добавления 20-30-процентной концентрации соли на нижний уровень (нижняя конвективная зона) пруда. При насыщении большим количеством соли в виде концентрированного рассола температура нижнего уровня поднимается примерно до 100 °C (212 °F), так как задерживается солнечное тепло. Средний уровень (неконвективная зона) получает меньшее количество соли, чем нижний уровень. Поскольку она легче, чем нижний уровень, но тяжелее, чем верхний, вода на среднем уровне не может подниматься или опускаться. Поэтому средний уровень останавливает конвекционные течения и действует как изолятор, задерживая солнечный свет на нижнем уровне. На верхнем уровне (верхняя конвективная зона), где мало соли, вода остается холодной. На этот уровень добавляется пресная вода, а соленая выкачивается. Наконец, тепло с нижнего уровня передается в трубы, циркулирующие по пруду, для извлечения тепловой энергии.
В отличие от неконвективного пруда, конвективные солнечные пруды задерживают тепло за счет прекращения испарения, а не за счет прекращения конвекции. Конструкция состоит из большого мешка с водой с затемненным дном, пенопластовой изоляции под мешком и двух слоев пластикового или стеклянного остекления поверх мешка; конструкция обеспечивает конвекцию, но препятствует испарению. Солнце нагревает воду в течение дня. Затем, ночью, горячая вода перекачивается в теплоаккумулирующие баки.
Тепло, вырабатываемое солнечными прудами, имеет множество применений и позволяет сократить использование ископаемого топлива. Извлеченное из пруда тепло позволяет производить химикаты, продукты питания, текстиль и другие промышленные товары. Тепло из пруда также можно использовать для обогрева теплиц, бассейнов и животноводческих помещений. Тепло может быть преобразовано в электричество с помощью органического двигателя с циклом Ранкина — относительно эффективного и экономичного способа преобразования солнечной энергии, который особенно полезен в отдаленных районах. Солнечный пруд может очищать воду для муниципальных систем водоснабжения путем опреснения и служить резервуаром для утилизации рассола, образующегося при добыче сырой нефти в результате океанского бурения.
Использование солнечного пруда имеет ряд преимуществ. Поскольку он имеет встроенный накопитель тепловой энергии, его можно использовать круглый год, днем и ночью, независимо от погоды. Солнечный пруд особенно привлекателен в качестве альтернативы технологиям на ископаемом топливе в сельской местности в менее развитых странах, где можно построить большие пруды. Энергия от солнечного пруда более экономична, чем энергия от плоских солнечных систем нагрева воды, которые обычно используются в домах. Поскольку пруд дает тепловую энергию без сжигания топлива, он не способствует загрязнению воздуха и экономит традиционные энергоресурсы.
В то же время у солнечного пруда есть и недостатки. Он требует большой площади земли и поэтому может быть непригоден для густонаселенных районов. Пруд также требует большого запаса соленой воды и высокого уровня потребления солнечной энергии. Кроме того, хотя построить солнечные пруды может любой квалифицированный инженер, они требуют постоянного обслуживания. Например, необходимо пополнять испарившуюся поверхностную воду и удалять накопившуюся соль из неконвективных прудов.
